從設(shè)計(jì)，到生產(chǎn)，到測試、調(diào)整、再生產(chǎn)，到最后的出廠和面市，一枚小小的芯片，要經(jīng)歷一個(gè)復(fù)雜而又漫長的流程。
對于這些流程，許多半導(dǎo)體從業(yè)者都能如數(shù)家珍。然而，極少有人能夠真正進(jìn)入全世界最頂級、最高機(jī)密的晶圓工廠，以及裝備了最尖端技術(shù)設(shè)備的芯片測試實(shí)驗(yàn)室，以最近的距離，親眼目睹一枚芯片的誕生全過程。
沒跟你夸張：別說客戶進(jìn)不去，就連在全球十二萬員工的英特爾自己，也只有 1-2% 左右的員工能夠出入它的芯片生產(chǎn)車間；99% 的員工甚至沒有機(jī)會和晶圓拍一張合影。
而在今天，難掩自豪的硅星人終于可以說，我們不僅和 Raptor Lake 晶圓（即將發(fā)布的 13 代酷睿處理器）合過影，還是穿著無塵車間的“兔子服”：
△ 圖片來源：硅星人 via 英特爾
在這張照片被拍下的 10 分鐘前，我剛剛從英特爾以色列 Fab 28 晶圓工廠出來。這家可以和“芯片技術(shù)創(chuàng)新”劃等號的全球頂級半導(dǎo)體公司，在前不久終于對來自十多個(gè)國家的分析師，首次敞開了它久富盛名的晶圓廠大門。
別嫌棄我們沒見過世面：對于任何科技從業(yè)者，這都稱得上是“一生難得”的機(jī)會。就連 YouTube 科技類頂流大號 Linus Tech Tips，在參觀之后都高呼："I can die now."（注：這里的 die 是個(gè)雙關(guān)，還有晶粒的意思。）
好東西沒道理獨(dú)享。接下來，沖一杯咖啡，開一包零食，跟硅星人共同走進(jìn)英特爾以色列 Fab 28 晶圓廠以及 IDC 芯片測試實(shí)驗(yàn)室，一探究竟吧。
/ 進(jìn)入工廠 /
Fab 28 是英特爾歷史上建立的第一座非美國本土晶圓廠，于 1996 年落成，坐落在以色列迦特鎮(zhèn) (Kiryat Gat)。
巴以地區(qū)飽受戰(zhàn)亂，一般人會感覺在這里建廠不太安全。然而真實(shí)情況是：考慮到人才儲備、政策優(yōu)勢、軍工科技的滴漏效應(yīng)等因素，英特爾早在 1974 年就來這里建立了以色列設(shè)計(jì)中心 IDC（后改名為以色列研發(fā)中心 IDC）。而把工廠和研發(fā)中心放在一起，是符合邏輯的做法。
后來，英特爾在耶路撒冷建立了 Fab 8，再后來又在迦特鎮(zhèn)建立了 Fab 28。 直到今天，該工廠仍然是酷睿處理器的主要生產(chǎn)地，對于英特爾意義非凡。
△ Fab 28 主體辦公樓 圖片來源：杜晨 / 硅星人
△ Fab 28 無塵車間所在的大樓遠(yuǎn)景 圖片來源：杜晨 / 硅星人
而正如前文提到，在所有英特爾員工當(dāng)中，能夠進(jìn)入到工廠生產(chǎn)環(huán)境，甚至無塵車間的少之又少。這不，剛一進(jìn)入大樓，沒走幾步，就看到了“保護(hù)區(qū)域”(protected area) 的警示牌，意思是這些區(qū)域的辦公室和工作環(huán)境可能高度涉密：
△ Fab 28 無塵車間所在的大樓遠(yuǎn)景 圖片來源：杜晨 / 硅星人
在正式進(jìn)入 Fab 28 晶圓廠無塵車間之前，我們首先見到了 Daniel Benatar，英特爾全球芯片生產(chǎn)的總負(fù)責(zé)人。他介紹了這次在 Fab 28 能夠親眼見到的芯片生產(chǎn)關(guān)鍵過程，包括離子注入 (implant)、擴(kuò)散 (diffusion)、光刻、蝕刻 (etch)、薄膜、平坦化 (planarization)、受控折疊芯片連接 (C4) 等
△ Daniel Benatar 講解晶體管電路設(shè)計(jì)的變化 圖片來源：硅星人 via 英特爾
/ 第一站: 無塵化 /
參觀正式開始，我所在的一組的“導(dǎo)游”是 Fab 28 工廠經(jīng)理 Oren Cohen。
在他的帶領(lǐng)下，我們在辦公樓里來回穿梭，上樓下樓幾次，終于來到了潔凈室 / 無塵車間 (Cleanroom) 的入口。這里有一道安檢門，只有得到授權(quán)的員工才可以刷卡進(jìn)入。
△ 圖片來源：Linus Tech Tips
為了避免攜帶污染物物，所有人在進(jìn)入無塵車間之前都必須穿上外號“兔子服”(bunny suit) 的防護(hù)服。然而在穿上兔子服之前，我們首先要戴上鞋套、頭套、胡須套，和布手套。
這個(gè)區(qū)域并不是完全無塵，但已經(jīng)采用了和無塵車間相同的加壓單向空氣流通系統(tǒng)：它的氣壓比外面辦公區(qū)域更高，高度凈化過的空氣自上方吹入，從下方吸走，這樣一切可能漂浮在空中的污染物都可以被盡快捕捉。
先要戴好手、鞋、頭套，才可進(jìn)入下一區(qū)域穿防護(hù)服 圖片來源：硅星人 via 英特爾
然后我們進(jìn)入下一個(gè)區(qū)域，穿上正經(jīng)的兔子服。這個(gè)區(qū)域的氣壓又比前一個(gè)更高，結(jié)果就是距離真正的無塵車間越近，空氣越干凈，污染物越少。兔子服一共四件：頭罩、連體衣、鞋罩和乳膠手套。同行者也要互相幫助檢查穿戴覆蓋是否完整。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
但實(shí)際上兔子服保護(hù)的并不是我們，而是車間里的設(shè)備和晶圓 / 芯片本身。
這些生產(chǎn)資料對于污染極其敏感，任何顆粒物都有可能廢掉一整張硅片。整個(gè) Fab 28 一年 364 天 7×24 小時(shí)不間斷工作，產(chǎn)量極大。如果環(huán)境不夠清潔，哪怕一分鐘的污染暴露就足以累計(jì)上百萬美元的損失。進(jìn)而為了清潔和維修工作而暫時(shí)停工，會進(jìn)一步擴(kuò)大損失。
這也是為什么英特爾對于清潔的要求如此之高：每立方米顆粒物數(shù)不得高于 1（手術(shù)室要求只有 3 萬左右）。
甚至這個(gè)區(qū)域內(nèi)使用的所有工具，都必須實(shí)現(xiàn)無塵化。工作人員“沒收”了我的筆記本，然后發(fā)給了我一套專門在無塵車間里使用的紙和筆…… 因?yàn)樗鼈儾捎玫氖翘厥饧垙埡陀湍?，不容易產(chǎn)生靜電和纖維、顆粒物脫落。
圖片來源：杜晨 / 硅星人
/ 到處都是機(jī)器人 /
穿好兔子服，完成無塵化之后，我們終于正式進(jìn)入了 Fab 28 的無塵車間。這里的氣壓是整棟樓里最高的。
從畫面中你也許能夠看到一點(diǎn)“泛黃”，這是因?yàn)槿肟趨^(qū)域直接和車間的光刻 (Litho) 部門相連。一般的白光其實(shí)是多種光的復(fù)合，會對晶圓造成影響，所以光刻部門區(qū)域都會采用純粹無影響的黃光：
圖片來源：硅星人 via 英特爾
剛一走進(jìn)車間，我們驚訝地發(fā)現(xiàn)：就在頭頂不到一米的上方，一臺臺大福 (Daifuku) 機(jī)器人正在沿著軌道來回穿梭。
這些機(jī)器人攜帶的黑色“貨物”叫做 FOUP—— 前開式統(tǒng)一處理盒 (Front Opening Unified Pod)。
FOUP 的作用，是在工廠的各個(gè)區(qū)域和部門，成百上千臺各種功能的設(shè)備之間運(yùn)輸寶貴的晶圓。
機(jī)器人用機(jī)械臂抓住一臺 FOUP 圖片來源：硅星人 via 英特爾
每臺 FOUP 最大容量 25 張晶圓 圖片來源：硅星人 via 英特爾
下面兩張圖是對機(jī)器與 FOUP 接口處的拍攝，可以看到雙方的機(jī)械臂可以互相配合，安全地抓取和放置晶圓，確保在運(yùn)輸過程中對晶圓品質(zhì)造成的影響最小化：
圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
FOUP 所運(yùn)行的軌道，在英特爾內(nèi)部稱為“自動(dòng)超級高速”（ASH），遍布整個(gè)車間。在任何一個(gè)“路口”抬頭看，一眼都能看到至少 7、8 臺機(jī)器人。整個(gè)工廠到底有多少臺 FOUP？英特爾并沒有回答，只是透露有“上千”臺。
值得注意的是，F(xiàn)OUP 不僅可以在無塵和有塵區(qū)域中間運(yùn)行，英特爾還正在 Fab 28 旁邊修建一座更大規(guī)模的晶圓廠 Fab 38，屆時(shí)兩座工廠之間也會用 ASH 軌道進(jìn)行連接，一張硅片可能先在 28 進(jìn)行離子注入，又被飛速運(yùn)到 38 完成光刻，再運(yùn)回來……
圖片來源：硅星人 via 英特爾
/ 無塵車間逛一遍 /
整個(gè)車間面積達(dá)到了 4 個(gè)美式橄欖球場，裝滿了各種機(jī)器，完成各式任務(wù)。僅我肉眼能夠看到的設(shè)備里，來自應(yīng)材、ASML、東京電子等全球五大半導(dǎo)體設(shè)備商的產(chǎn)品，在這里已經(jīng)齊聚一堂。
在參觀過程中，工作人員一再提醒我們：不要亂按按鈕，不要靠在機(jī)器上面，甚至連摸都不讓摸…… 這是因?yàn)樾酒a(chǎn)的精度要求極高，任何意外觸碰都有可能產(chǎn)生振動(dòng)，甚至機(jī)器移位，導(dǎo)致生產(chǎn)缺陷或機(jī)器故障。事實(shí)上，包括 Fab 28 在內(nèi)，英特爾在全球的數(shù)十家晶圓廠都坐落在地殼運(yùn)動(dòng)相對更穩(wěn)定的地區(qū)，車間內(nèi)一些高精密的機(jī)器也直接安裝在抗震板上面。
EMO 按鈕，按完就 emo…… 其實(shí)它是緊急手動(dòng)超控的意思 圖片來源：Linus Tech Tips
前面看完了天上飛來飛去的 FOUP 之后，下一站我們來到了缺陷應(yīng)對部門。
只要工廠在運(yùn)轉(zhuǎn)，缺陷應(yīng)對部門就不下班。他們的工作是一年 364 天 ×24 小時(shí)不間斷應(yīng)付生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種缺陷，評估缺陷的原因，如果是遇到過的話，就利用已經(jīng)制定的應(yīng)對手段立即處理。如果是前所未有的缺陷，那么現(xiàn)場工程師會把各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄下來，立即組織團(tuán)隊(duì)研究原因，盡快研究開發(fā)出新的應(yīng)對手段。
電子顯微工程師 Shai Perets 向我們介紹，這也是為什么缺陷應(yīng)對團(tuán)隊(duì)被稱為“夢之隊(duì)”，因?yàn)檫@項(xiàng)工作的全稱是 DREAM - defect reduction evaluation and methods （缺陷降低評估和方法）—— 不僅檢測缺陷，還要設(shè)計(jì)開發(fā)避免缺陷、提高良率的方法和技術(shù)。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
整個(gè)廠內(nèi)的工程師團(tuán)隊(duì)工作方式也比較特別，通常分為現(xiàn)場和遠(yuǎn)程兩組。以“夢之隊(duì)”為例，有人在樓下車間現(xiàn)場收集數(shù)據(jù)、完成操作；樓上辦公區(qū)的指揮中心里，還有一個(gè)專門的辦公室，里面坐滿了一群對芯片誕生全流程都足夠了解的“全能型”工程師，負(fù)責(zé)缺陷分析工作。
英特爾把這些現(xiàn)場工程師比喻為“宇航員”，而樓上的工程師則是“休斯頓地面控制中心”。
缺陷應(yīng)對部門指揮中心的團(tuán)隊(duì) 圖片來源：硅星人 via 英特爾
下一站，我們來到了光刻部門。
在車間現(xiàn)場，我們看到了應(yīng)目前市面已知最先進(jìn)的 36nm 極限分辨率的光刻機(jī)。 工程師 Batz Kleiz 告訴我，光刻部門主要采用的設(shè)備來自 ASML、東京電子等企業(yè)。每臺機(jī)器的成本都高達(dá)數(shù)千萬美元，而考慮到車間的面積就達(dá)到了 4 個(gè)橄欖球場…… 可想而知這座工廠有多值錢。
一家晶圓廠的光刻部門 圖片來源：硅星人 via 英特爾
一組流水線包括光刻、涂膜、顯影等多種功能機(jī)器，晶圓在這些機(jī)器之間來回傳遞。大部分情況下機(jī)器之間可以直接在密閉接口完成交換，有時(shí)候則要用到前面提到的 FOUP 對晶圓進(jìn)行“長距離轉(zhuǎn)移”。
Kleiz 表示，經(jīng)過多年的光刻生產(chǎn)流程優(yōu)化，現(xiàn)在流水線的出片速度非常之快。盡管具體數(shù)字無法透露，整個(gè) Fab 28 光刻工藝每分鐘出片已經(jīng)達(dá)到了“四位數(shù)”。
一臺設(shè)備內(nèi)部的機(jī)械臂正在轉(zhuǎn)移晶圓 圖片來源：硅星人 via 英特爾
英特爾還想演示一下，當(dāng)機(jī)器出了故障到底該怎么辦。
英特爾以色列有一個(gè)特殊人才計(jì)劃“Ofek Darom”，不看教育背景和出身，只要好學(xué)、真誠、有驅(qū)動(dòng)力，哪怕是農(nóng)民也可以“轉(zhuǎn)職”芯片工程師。但是這樣也帶來了一個(gè)問題，就是新手每次“出外勤”還要老師傅帶新人，不僅麻煩，學(xué)習(xí)成本也高。
而在最近幾年，英特爾在包括 Fab 28 在內(nèi)的全球許多工廠里都開始用上了 AR 教學(xué)。新手工程師戴上 HoloLens 頭顯，可以直接在現(xiàn)場觀看 AR 教程，里面會教你每種工具放在工具箱什么位置，某個(gè)螺絲應(yīng)該擰多少圈，按鈕先按哪個(gè)后按哪個(gè)等等。
這些 AR 教程和工具，工程師可以隨時(shí)隨地自己編寫。英特爾表示自從采用了 AR 技術(shù)來輔助培訓(xùn)之后，員工上手的速度快了很多。目前僅在無塵車間里就有至少 150 名來自于“Ofek Darom”計(jì)劃的工程師，只用三年時(shí)間就完成了訓(xùn)練，能夠正常獨(dú)立完成各項(xiàng)工作。
圖片來源：Linus Tech Tips
因?yàn)闄C(jī)器實(shí)在太多了，長得又都差不多，工作人員發(fā)現(xiàn)在車間里特別容易迷路，而且有些維修工作非常緊急，精神高度集中，反而會找錯(cuò)機(jī)器，造成不必要的損失。
于是，除了給車間里的每一條路，每一個(gè)路口，每一臺機(jī)器都進(jìn)行了編號之外，英特爾還給機(jī)器加上了【顏色 + 動(dòng)物】的視覺標(biāo)識，比如“藍(lán)蝎子”、“紅犀?！?、“綠斑馬”，這樣一來有效降低了工程師在緊張工作的時(shí)候出錯(cuò)的概率。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
整個(gè)參觀的無塵車間部分，到這里告一段落。再給大家放幾張車間里的照片吧，畢竟一般人很難進(jìn)去：
圖片來源：硅星人 via 英特爾
英特爾對降低缺陷提高質(zhì)量的追求，可以被下面這句話所體現(xiàn)：Every die wants to live—— 每一枚晶粒都想活下來。
圖片來源：Linus Tech Tips
下圖可以注意地面的綠色帶孔地板，整個(gè)無塵車間包括配套區(qū)域采用的都是加壓單向空氣流通：清潔無塵的空氣從上方噴出，從地板吸走，越接近無塵車間氣壓越大。
這個(gè)系統(tǒng)也是一年 365 天 24 小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，每 20 秒就可以把整個(gè)車間的空氣全都置換一遍。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
工作人員假裝擦拭設(shè)備，其實(shí)因?yàn)檎麄€(gè)區(qū)域太干凈，完全用不著。 圖片來源：硅星人 via 英特爾
設(shè)備內(nèi)鏡頭，記錄芯片誕生過程中的部分工藝 圖片來源：英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
晶圓廠不同區(qū)域之間的員工走道 圖片來源：硅星人 via 英特爾
走出了無塵車間，我們把進(jìn)來時(shí)的流程倒著走一遍，脫掉一身的防護(hù)裝備。這一趟不是很熱，但是有點(diǎn)憋，主要是防護(hù)服、口罩、眼鏡、乳膠手套都不透氣，因?yàn)閮x器工作要求車間里空調(diào)又不能開太冷（實(shí)感 28°C）。
所以終于出來脫掉兔子服的時(shí)候，整個(gè)人呼吸都更順暢了 —— 這也讓我由衷欽佩那些一整年的每天大部分時(shí)候都要呆在車間里的英特爾員工……
值得注意的是，F(xiàn)OUP 不僅可以在無塵和有塵區(qū)域中間運(yùn)行，英特爾還正在 Fab 28 旁邊旁邊修建 Fab 38，屆時(shí)軌道將會把兩座工廠串在一起，F(xiàn)OUP 和機(jī)器人都可以來回穿行。
/ 眺望 Fab 38 /
從車間一出來，緊接著我們就被帶到了旁邊的停車樓樓頂。這里正好可以看到旁邊正在建設(shè)中的 Fab 38 工地。
Fab 38，代號“Sparrow”，是英特爾在 Fab 28 的旁邊修建的一座新晶圓廠，面積差不多（原話“還是 4 個(gè)美式橄欖球場”），但整體技術(shù)水平更加先進(jìn)，耗資超過 10 億美元。
由于 Fab 38 采用了特殊的房頂設(shè)計(jì)，需要一座極其巨大的起重機(jī)才能夠吊起組成房頂?shù)囊还?jié)鋼架。
于是英特爾找來了比利時(shí)起重巨頭 Sarens，在 Fab 38 工地上組裝一臺 SGC 系列巨型起重機(jī)。這將是目前為止全球第二大起重機(jī)，吊鉤載重達(dá)到了驚人的 2850 噸。（第一大在慕尼黑，客戶也是英特爾）僅為了組裝這臺起重機(jī)都要用到 4 臺塔吊，花費(fèi)至少一個(gè)季度。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
而且整個(gè)工程實(shí)在太大，需要的水泥太多，以至于英特爾直接在工地旁邊修建了自己的水泥廠。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
Fab 28 代表的是英特爾的今天，而 Fab 38 將會代表這家芯片巨頭的未來。
落成啟用后，F(xiàn)ab 38 預(yù)計(jì)將主要采用更新的 RibbonFET + PowerVia 技術(shù)來取代“過時(shí)”的 FinFET 晶體管工藝，用于生產(chǎn) Intel 4、3、20A 等未來制程產(chǎn)品，并且成為近兩年公司力推的代工服務(wù)戰(zhàn)略 IDM 2.0 的基地之一，從而更好地服務(wù)亞洲和歐洲的代工客戶。
/ IDC 芯片測試實(shí)驗(yàn)室 /
上世紀(jì) 70 年代美國半導(dǎo)體人才嚴(yán)重短缺，英特爾召回了公司早期員工、EPROM 技術(shù)的發(fā)明者多夫?福羅曼 (Dov Frohman)，滿足了他返回故土以色列創(chuàng)辦高科技研究中心的夙愿，讓他在海法創(chuàng)辦了 IDC。最初 D 字代表設(shè)計(jì) (design)，后來全面升級為研發(fā) (development)。
IDC 大樓 圖片來源：硅星人 via 英特爾
這次我的以色列行程，除了 Fab 28 之外的另一站就是位于 IDC 的芯片測試實(shí)驗(yàn)室。對于英特爾來說，芯片測試并不是從產(chǎn)線上隨機(jī)抽個(gè)樣，裝到主板上看下能不能開機(jī) —— 整個(gè)測試流程非常復(fù)雜，要求嚴(yán)苛，而且該公司的指標(biāo)是“每一枚出廠的芯片都必須經(jīng)過測試”（流程不盡相同）。
為此英特爾在 IDC 大樓內(nèi)修建了一座巨大的、迷宮一般的芯片測試實(shí)驗(yàn)室，包括開機(jī)、驗(yàn)證、游戲、跑分、外設(shè)兼容、極端環(huán)境穩(wěn)定性等多項(xiàng)測試內(nèi)容。甚至當(dāng)芯片出現(xiàn)故障的時(shí)候，這里還有一個(gè)神秘的“芯片手術(shù)室”，有一組身份對外保密的工程師在里面，對芯片進(jìn)行納米級微創(chuàng)手術(shù)……
另外在前面提到的 IDM 2.0 戰(zhàn)略之下，英特爾還為包括微軟、戴爾、聯(lián)想等在內(nèi)的 Windows 設(shè)備品牌提供測試服務(wù)，這些測試工作也是在 IDC 的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行的。
這些測試工作不僅由 IDC 員工完成，每次有新一代芯片問世時(shí)，來自全球各地的設(shè)計(jì)師、工程師都會參與。
一只貓?jiān)诖髽情T口睡覺 圖片來源：杜晨 / 硅星人
IDC 走廊 圖片來源：硅星人 via 英特爾
接下來正式進(jìn)入芯片測試實(shí)驗(yàn)室。我們的第一站是開機(jī)房 (power-on room)。
簡單來說，芯片設(shè)計(jì)師首先做出紙面設(shè)計(jì)，然后交到晶圓廠“打樣”，花費(fèi)幾周到幾個(gè)月不等的時(shí)間生產(chǎn)出 ES1（工程師樣本）芯片。出廠之后，測試樣品的第一環(huán)節(jié)就是開機(jī)。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
然后是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室 (validation lab)。在這里，英特爾會進(jìn)一步對芯片的各項(xiàng)子系統(tǒng)（集成顯卡、邏輯、內(nèi)存、連通性、兼容性）進(jìn)行深入的驗(yàn)證測試。
由于英特爾需要在這里運(yùn)行數(shù)百甚至上千臺測試機(jī)，整個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室的占地面積也很大。這樣做的原因是測試工作不能隨便抽幾張芯片進(jìn)行，必須實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室 圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
驗(yàn)證測試環(huán)節(jié)會采用一些市面在售的硬盤、內(nèi)存、顯卡等。但為了更好地測試芯片對于還未普及的新技術(shù)的兼容性，工作人員也會自主設(shè)計(jì)一些高度定制化的主板、PCIe 模擬卡、USB 外設(shè)模擬設(shè)備等。
比如，測試用的主板就不是市售的，而是英特爾自主設(shè)計(jì)，名為“參考驗(yàn)證平臺” (RVP)，里面的功能和配置都可以通過遠(yuǎn)程遙控來實(shí)現(xiàn)，省的工程師還要跑來跑去進(jìn)行調(diào)試。
再比如下圖中的這張看起來有點(diǎn)像顯卡的東西：其實(shí)它是第一臺采用 PCIe 5.0 的設(shè)備，是英特爾的測試工程師為了測試新芯片（包括 12 和即將發(fā)布的 13 代酷睿）的 PCIe 5.0 兼容性，而專門自己設(shè)計(jì)的 FPGA（由 Altera 生產(chǎn)）。
PCIe 5.0 測試用 FPGA 圖片來源：硅星人 via 英特爾
你可以把這張卡看成是一個(gè)“超級模擬器”，它能夠模擬顯卡、存儲、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)等各種各樣的設(shè)備，但它更重要的作用是監(jiān)控并記錄測試對象芯片對于 PCIe 5.0 設(shè)備的控制性能表現(xiàn)。并且由于它是一臺 FPGA，工程師可以輕松地使用 DIP 開關(guān)以及重新編程的方式來快速修改它的功能和性能 —— 也即調(diào)節(jié)測試當(dāng)中的變量。
除了這張 FPGA 卡之外，英特爾還自主開發(fā)了很多靈活調(diào)節(jié)的測試裝備。比如測試視頻輸出，CPU 集成顯卡需要支持多顯示器，但是在實(shí)驗(yàn)室里每臺試驗(yàn)臺都裝一堆顯示器太占地方了，于是英特爾開發(fā)了一個(gè)像是 U 盤一樣的裝置，能夠模擬多臺顯示器插入的狀態(tài)，直接插在主板上就行了。
下面這個(gè)東西也是英特爾自己攢出來的，專門測試各種 USB-C 接口的性能。大家知道 C 口支持的 USB 版本、傳輸協(xié)議、功能非常多，相當(dāng)混亂，買錯(cuò)線 / 轉(zhuǎn)接頭是常有的事。而英特爾希望能夠確保芯片在盡可能多的情況下設(shè)備都能夠正常工作，于是設(shè)計(jì)了這么一個(gè)能夠模擬各種傳輸協(xié)議、菊花鏈等情況。
圖片來源：Linus Tech Tips
以及下圖紅色管道的裝置：這并不是什么 CPU 風(fēng)扇 / AIO 之類的東西，它正式的名字是液壓氣動(dòng)冷卻系統(tǒng) (HPCS)，也可以叫熱管 (thermal head)，作用是模擬各種可能出現(xiàn)的溫度變化情況，比如冷啟變熱、熱啟變冷、急熱急冷等，從而確保最終芯片在各種情況下都能夠保持可靠性能。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
既然是芯片測試實(shí)驗(yàn)室，如果測出了問題該怎么辦？
答案當(dāng)然是送去檢修了。而這些最重要的工作，都在地下的 debug 實(shí)驗(yàn)室完成。
最后，我們來到了 debug 實(shí)驗(yàn)室。這里的工程師的任務(wù)是根據(jù)樓上匯報(bào)的問題找到問題究竟出在在哪里，確認(rèn)原因，并且試圖通過各種不同的方式來進(jìn)行修復(fù)，然后將修復(fù)結(jié)果交給設(shè)計(jì)師，讓他們?nèi)ブ匦滦薷男酒脑O(shè)計(jì)。
一位 debug 工程師告訴我，按理來說，如果自己的設(shè)計(jì)師同事都在認(rèn)真無誤地工作，他們應(yīng)該是失業(yè)的…… 不過現(xiàn)實(shí)情況并非如此，在指甲蓋大小的一塊晶粒上，可能要分到幾十甚至上百設(shè)計(jì)師，每人負(fù)責(zé)一個(gè)區(qū)塊。而在區(qū)塊之間，很可能因?yàn)殡娐返捻樞蚋沐e(cuò)了，而導(dǎo)致芯片無法正常工作，“在我們這再正常不過了?！?/p>
而且，一年到頭出 bug 的概率還是挺小的，所以這支 debug 工程師團(tuán)隊(duì)也并不大（當(dāng)天在辦公室里的就五個(gè)人）。
麻雀雖小，五臟俱全。debug 部門擁有我在整個(gè)芯片測試實(shí)驗(yàn)室里見到的最酷的裝備。
圖中右側(cè)的 LADA 機(jī)器，能夠用高功率激光改變芯片工作原理 圖片來源：硅星人 via 英特爾
首先是下面這臺機(jī)器，它的名字叫做 LADA，全稱“激光輔助期間改變”(laser-assisted device alteration）。比方說 debug 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了芯片中的某根晶體管出現(xiàn)了問題，想要驗(yàn)證一下修改建議是否有效 —— 只需要把芯片放到這臺機(jī)器下方，用超高精度和高功率的激光對芯片的指向部位進(jìn)行照射，就可以修改那根晶體管的屬性，從而改變芯片的工作方式。
LADA 機(jī)器 圖片來源：Linus Tech Tips
圖片來源：Linus Tech Tips
而如果激光也不能完全解決問題，需要對芯片動(dòng)手術(shù)，怎么辦？
我被帶進(jìn)了一個(gè)更神秘的房間：
圖片來源：硅星人 via 英特爾
房間中間的機(jī)器名為 FIB，也即聚焦離子束 (focused ion beam)。這臺機(jī)器真的堪稱芯片的手術(shù)臺：它先用激光對已經(jīng)封裝好的芯片進(jìn)行燒灼。在封蓋上切出一個(gè)微米級別的“創(chuàng)口”，然后再用 FIB 對芯片上的電路進(jìn)行亞微米級別的“修改”。
英特爾沒有透露公司一共有多少 FIB 工程師，只是表示達(dá)到該公司要求的技術(shù)操作級別的操作員，在全世界可能也就兩位數(shù)。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
以下圖為例：離子束能夠在極微小的電路上架設(shè)出新的橋梁，把設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的電路用正確的方式連接起來。用 FIB 技術(shù)對芯片進(jìn)行物理修改，能夠減少設(shè)計(jì)方案修改次數(shù)，加速方案的驗(yàn)證流程，最終縮短芯片研發(fā)時(shí)間和周期，確保滿足英特爾對于一代芯片 24-36 個(gè)月不等的研發(fā)周期 deadline。
圖片來源：硅星人 via 英特爾
以上就是這次硅星人對英特爾 Fab 28 和 IDC 芯片測試實(shí)驗(yàn)室的訪問記錄。
這次訪問是英特爾在以色列舉辦的 Intel Technology Tour (ITT) 的一部分，共有來自全球十多個(gè)國家的數(shù)十位分析師參加。ITT 議程還包括即將發(fā)布的 13 代酷睿芯片的 demo 等更多新技術(shù)和產(chǎn)品。另外，上周我們也撰寫了一篇對以色列科創(chuàng)環(huán)境、創(chuàng)業(yè)文化的報(bào)道，歡迎各位閱讀。
同時(shí)歡迎讀者朋友繼續(xù)關(guān)注硅星人，下周我們將揭曉一款由英特爾開發(fā)的跨平臺（電腦 / 智能手機(jī)）的全新軟件產(chǎn)品。
更多 Fab 28 及 IDC 照片：
測試中的（13 代酷睿？）芯片 圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
來自第三方公司的工作人員正在測試 13 代酷睿超頻性能 圖片來源：硅星人 via 英特爾
我們在行程中還見到了 Arik Shemer。他是一位芯片 debug 工程師，和許多以色列早期員工一樣也是從美國“返鄉(xiāng)”的，1978 年開始工作，至今已經(jīng) 44 年，在公司內(nèi)部現(xiàn)職員工年份里卻只能排到前 30。
不過他很自豪地表示，當(dāng)年經(jīng)常拍電報(bào)發(fā)郵件（不是 email）聯(lián)絡(luò)的同事兼朋友 Pat Gelsinger，如今已經(jīng)成為了公司的 CEO……
GYAT = get your acts together，英特爾“大名鼎鼎”的公司文化之一…… 圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
IDC 圖片來源：杜晨/.硅星人
Fab 28 圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
圖片來源：硅星人 via 英特爾
注：圖來自于英特爾，版權(quán)屬于原作者。如果不同意使用，請盡快聯(lián)系我們，我們會立即刪除。
本文來自微信公眾號：硅星人 （ID：guixingren123），文｜杜晨 編輯｜VickyXiao
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